总线演变简史

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1、总线演变简史经常听到人们说总线，什么PCI总线，AGP总线，PCI-Express总线，那到底什么是总线呢？总线是怎么来的呢？今天，我们就来探讨这个问题。   总线是微机系统中广泛采用的一种技术。总线是一组信号线，是在多于2个模块（子系统或设备）间相互通讯的通路，也是微处理器与外部硬件接口的核心。打个比方说，模块（例如CPU，内存，南北桥芯片等）就是一个城市，那总线就是连接城市和城市之间的公路，城市之间的物资运输要靠公路，模块之间的数据传输靠的则是总线。由于计算机是一个协同工作的整体，需要模块之间不断交换数据，总线的作用自然是非常重要的。即使你的CPU每秒能处理10G的数据，但是你的总

2、线每线只能传输1M的数据给CPU，根据瓶颈效应，你的CPU也就只能处理1M的数据，只发挥了1/10000的性能。因此，自从总线问世以来，随着微处理器技术的飞速发展，随之相应的总线技术也得到不断创新。由PC/XT到ISA、MCA、EISA、VESA到PCI、AGP、IEEE1394、USB到今天的PCI-Express总线等。究其原因，是因为CPU的处理能力迅速提升，但与其相连的外围设备通道带宽过窄且总落后于CPU的处理能力，这使得人们不得不改造总线，为CPU铺设越来越快的高速公路。IEEE696（S100）总线1975年，在美国新墨西哥镇一家名为MITS的小公司，由爱德华·罗伯茨(Ed

3、ward　Roberts)以8080微处理器设计安装了全球第一台PC——Altair单板机系统，但是却不幸在运输过程中丢失。爱德华·罗伯茨只好重新开始设计，并且在新的PC中，采用了全球第一条PC扩展总线。很快，这条总线就被全球的制造商所接受，并有了一个正式的名字——S100。后来S100总线还得到了IEEE（美国电气电子工程师学会）的认可，并被命名为IEEE696总线标准。PC/XT总线20世纪70年代末，苹果公司的成功让IBM公司上下眼红不已，并由最高决策层下令研制个人电脑。1981年，IBM推出了以8088为CPU的新一代个人计算机，为增加扩充能力也设计了总线。该总线被称为PC或P

4、C/XT总线，是PC总线的第一次创新。与以前苹果等公司做法不同的是，IBM向外界完全公开了包括PC/XT总线完整规范在内的技术文件，允许各个厂商开发基于PC/XT总线的产品。这一举措无疑是非常成功的，将众多的厂商都拉入了IBM的阵营，从而促生了今天兼容机的繁荣场面。PC/XT总线具有可靠简便、使用灵活等优点，并减少了自定义引脚，提高了总线的兼容性。但由于IBM推出PC机较为仓促，使PC/XT总线技术也有些不足，如总线布置较为混乱，对信号完整性及频率方面考虑不够，总线位宽也较低，PC/XT总线只有8bit总线位宽，工作频率为4.77MHz/s，数据总线带宽因而仅为8X4.77/8＝4.7

5、7MB/s，最大数据传输率仅为2.38MB/s。ISA（PC/AT）总线1984年IBM公司推出了16位PC机PC/AT，同时也在PC总线基础上增加36个引脚，推出了对应的16位总线－AT总线。其工作频率也提升到了8MHz，总线带宽也就相应提升到了16X8/8＝16MB/s。相比PC/XT总线取得了很大的进步。但由于种种原因，IBM公司从未公布过他们的AT总线规格，尽管各兼容机厂商模仿出了AT总线，但还是存在某些模糊不清的解释，为了能够更好的合理开发兼容于PC/AT总线的产品，由Intel公司、IEEE（美国电气电子工程师学会）和EISA集团联合开发出与IBM/AT原装机总线意义相近的

6、ISA（IndustryStandardArchitecture)总线(因此有时我们也把8位和8位／16位兼容的AT总线称为ISA)。ISA总线虽然最大数据传输率仅为8MB/s，但其允许多个CPU共享系统资源。由于兼容性好，它在上个世纪80年代是最广泛采用的系统总线，不过它的弱点也是显而易见的，比如传输速率过低、CPU占用率高、占用硬件中断资源等。MCA总线随着32bit外部总线的386DX处理器出现，ISA总线的16bit总线位宽就成为了系统严重的瓶颈，并影响到处理器性能的发挥。为了提高计算机的速度，充分发挥80386的性能，IBM又重新设计了总线。但是这次，IBM公司为保护自身的利

7、益，在宣布PC/2机器时，推出了享有专利的MCA总线，不再向众多的兼容机厂商开发。从技术层面上讲，MCA是比较先进的，其总线位宽为32bit，寻址空间达到了4GB，总线时钟为10MHz，总线带宽和最大数据传输率达到了40MB/s。而且MCA配有总线仲裁机构，可支持16个总线主控制器，允许共享中断级，适用于多用户、多任务的环境。但是，由于MCA总线与ISA总线不兼容，不支持ISA外设，影响了在PC兼容机上的使用。EISA总线为了打破IBM的垄断，